Послідовне та паралельне з'єднання лампочок - схеми застосування в побуті.

Як відомо, у побуті широко застосовується паралельне з'єднання ламп. Однак послідовна схема також може бути застосована та корисна.

Розберемо всі аспекти обох схем, помилки, яких можна припустити при складанні, і наведемо приклади їх практичної реалізації в домашніх умовах.

Послідовна схема підключення

Спочатку розглянемо найпростіше збирання з двох послідовно з'єднаних ламп розжарювання.

• дві лампи вкручені в патрони

• два дроти живлення виходять з патронів

Що потрібно для їхнього послідовного з'єднання? Тут нема нічого складного.

Просто візьміть один кінець дроту від кожної лампи та скрутіть їх разом.

На два кінці, що залишилися, необхідно подати напругу 220 Вольт (фазна і нульова).

Як працюватиме така схема? Коли фаза подається на провід, вона проходить через нитку розжарювання однієї лампи, через скручування і падає на другу лампу. І тоді він зустрічає нуль.

Чому таке просте підключення практично не використовується у квартирах та будинках? Пояснюється це тим, що лампи в цьому випадку спалюватимуть менше половини тепла.

І тут напруга буде рівномірно розподілено з них. Наприклад, якщо це звичайні 100-ватні лампочки з робочою напругою 220 вольт, кожна з них матиме більш-менш 110 вольт.

В результаті світиться менше половини їхньої початкової потужності.

Простіше кажучи, якщо ви поєднаєте дві лампи по 100 Вт паралельно, ви отримаєте лампу потужністю 200 Вт. А якщо та сама схема буде зібрана послідовно, загальна потужність лампи буде набагато меншою, ніж потужність однієї лампочки.
Ось результат вимірювання сили струму такої збірки за ефективної напруги живлення 240 В.

За формулою розрахунку знаходимо, що дві лампочки світять із потужністю, що дорівнює всьому: P = I * U = 69,6 Вт

При цьому падіння яскравості буде рівномірним лише в тому випадку, якщо у вас однакові електричні лампочки.

Якщо вони різняться, припустимо, одна з них – 60 Вт, а інша – 40 Вт, напруга на них розподілятиметься по-різному.

Що це дає нам у практичному значенні при реалізації цих схем?

Яка лампочка світитиме яскравіше і чому

Лампа, у якої нитка напруження має більший опір, горітиме краще і яскравіше.

Візьмемо, наприклад, лампочки, які мають кардинально різну потужність - 25Вт і 200Вт, і з'єднаємо їх послідовно.

Яка з них спалахне майже по максимуму? Той, у якого P = 25Вт.

Питомий опір вольфрамової нитки напруження набагато вище, ніж у нитки 200, і тому падіння напруги на ній можна порівняти з напругою мережі. При послідовному підключенні струм буде однаковим у будь-якій частині ланцюга.

У той же час величина сили струму, здатна спалахнути один 25 Вт, аж ніяк не здатна підпалити до двохсот. Простіше кажучи, джерело світла з лампою потужністю 200 Вт і більше сприйматиметься в порівнянні з 25 Вт як звичайний відрізок дроту, яким тече струм.

Ви можете збільшити кількість ламп і додати ще одну схему. Це зроблено ще раз, все просто.

Скрутіть два кінці шнура живлення третьої лампи з будь-яким кінцем перших двох. А в іншому він знову запитує 220В.

Як у цьому випадку сяятиме цей вінок? Падіння напруги буде ще більше, а значить, лампочки не лише загоряться неохоче, а й взагалі ледве перегорять.

Недоліки схеми

Окрім значного падіння напруги, другим негативним моментом такої схеми є її ненадійність.

Якщо перегорить лише одна лампочка в цьому ланцюзі, всі інші одразу погаснуть.

Також слід зазначити, що така послідовна схема добре підійде для звичайних ламп розжарювання. На деяких інших типах, у тому числі на світлодіодних, жодних ефектів очікувати не варто.

Вони можуть мати у своїй конструкції електронну схему, яка потребує живлення близько 220В. Звичайно, вони можуть працювати від невеликих значень 150-160, але 90 або менше їм буде недостатньо.

Помилки при складанні схеми та підключенні вимикача

До речі, деякі електрики під час встановлення освітлення у квартирі можуть помилитися випадково, що пов'язано саме з послідовним підключенням джерел світла.

В результаті ви матимете наступний ефект. Коли ви вмикаєте вимикач світла, у кімнаті спалахує одне світло, а при його вимиканні – інше.

У цьому випадку неможливо буде гарантувати, що обидва вимикаються одночасно. Як це можливо?

Помилка полягає в тому, що електрик просто переплутав точку підключення одного з дротів вимикача і застромив його в зазор між двома лампами різної потужності. Ось наочна схема такого неправильного збирання.

Як видно з нього, коли напруга увімкнена, на друге джерело світла через одиночні ключові контакти подається напруга 220 В, і він спалахує, як і очікувалося.

У цьому випадку перше джерело залишається без харчування, оскільки з обох боків він узяв «одне й те саме ім'я».

А при розриві ланцюга тут вже утворюється такий самий послідовний ланцюг і спалахує лампа меншої потужності.

У той час, як більший, він практично відключиться. Все як описано вище.

Застосування у побуті

Де можна в повсякденному житті застосувати таку, начебто, непрактичну схему?

Найвідоміше використання таких конструкцій – це ялинкові вінки.

Також можна зробити послідовне освітлення у довгому пішохідному коридорі та отримати освітлення у стилі лофт без особливих витрат.

Чи завжди горять лампочки у під'їзді чи в будинку через високу напругу? Найдешевше рішення – послідовно включити ще один.

Замість 60Вт увімкніть дві сотні та використовуйте їх практично «вічно». За рахунок низької напруги 110 В ймовірність їх виходу з ладу знижується в сотні разів.

Ще одна оригінальна програма, яку я поки не раджу використовувати, але окремі електрики вдаються до неї в безвихідних ситуаціях. Це так зване фазування трифазного ланцюга.

Як виконати фазування вводів лампочками розжарювання

Допустимо, необхідно підключити паралельно два трифазні входи (380В) від одного джерела живлення. У вас немає під рукою вольтметра, мультиметра чи тестера. Що робити?

Адже якщо змішати фази, можна легко створити коротке міжфазне замикання! І тут теж допоможе послідовне складання відразу двох лампочок.

Зберіть їх за першою наведеною схемою і підключіть один кінець шнура живлення до входу №1. 1 іншим кінцем по черзі стосується проводів входу n. 2.

У однойменних фаз лампи не включаються (наприклад, вхід fA n. 1 – вхід fA n. 2).

А з кількома (вхід fA № 1 – вхід PV № 2) – вони спалахують.

Такий експеримент тільки з однією лампою ви ніколи не досягнете успіху, оскільки вона миттєво вибухне від напруги вище 380В для неї. А при послідовному складанні з двома продуктами однакової потужності подаватиметься напруга в межах нормального діапазону.
Але найкраще та практичне застосування – використовувати цю схему не для освітлення, а для обігріву. Тобто ваші джерела світла насамперед працюватимуть не як лампи, а як обігрівачі.

Про те, як зробити такий простий і нехитрий інфрачервоний обігрівач, читайте у статті за посиланням нижче.

Щось подібне часто використовують у інкубаторах.

Схема паралельного підключення

Тепер подивимося на схему паралельного підключення.

При паралельному підключенні кінці силових кабелів двох лампочок просто скручуються між собою. Крім того, вони живляться напругою 220В.

Таким чином можна підключити будь-яку кількість пристроїв. Найголовніше, щоб переріз силових проводів був розрахований на таке навантаження.

В цьому випадку вам все буде сяяти і горіти саме з тією яскравістю, на яку спочатку були розраховані лампи.

Насправді, звісно, ​​всі нитки не скручуються в одну купу, а діють трохи по-різному. Заводять загальний довгий кабель і до нього як відводів підключаються окремі лампочки.

Пі ця схема може бути як петлевою, так і радіусною. Але обидва паралельні.

Така схема застосовується скрізь: у багатотрекових люстрах, вуличних світильниках, декоративних світильниках для дому тощо.

А якщо перегорить одна лампочка, решта продовжуватиме горіти як ні в чому не бувало.

На них одночасно подається напруга, яка завжди становить 220 Ст.

Однак під час встановлення освітлення будинку при паралельному підключенні не забувайте про послідовне.

Як уже говорилося вище, він також має свої переваги у певних ситуаціях і може дуже допомогти у багатьох завданнях (декоративне освітлення, лампи обігріву, «вічна» лампочка тощо).

Kvant. Закон Джоуля-Ленца

. у всіх випадках, коли електричний струм виходив
за допомогою магнітоелектричної машини, кількість теплоти,
розвивається струмом, знаходилося в постійному ставленні до сили,
необхідної для обертання цієї машини.
Дж. Джоуль

Цей закон про виділення тепла у провіднику під час проходження електричного струму — приклад незалежного відкриття двома вченими, відкриття «з подвійним громадянством», нерідко в історії науки. Заохочувало ж учених прагнення знайти зв'язки та кількісні співвідношення між «силами різної природи, що призводять до виділення тепла. І хоча закон Джоуля — Ленца не носить такого узагальнюючого характеру, як фундаментальний закон збереження енергії, сфера його застосування не зменшується досі. Без нього не обійтися при розрахунку електричних ланцюгів та електронних схем, проектуванні та експлуатації освітлювальних та електронагрівальних приладів. Надаємо можливість переконатися в цьому самому в черговому випуску «Калейдоскопа».

Запитання та завдання

1. У ланцюг включені паралельно мідний та залізний дроти рівної довжини та перерізу. У якій із них виділиться більша кількість теплоти за той самий час?
2. Дві електричні лампи потужністю 25 і 200 Вт послідовно включені в електричний ланцюг. Яка з ламп горітиме яскравіше?
3. У якому із резисторів, показаних на схемі, виділяється найбільша кількість теплоти?

Мікродосвід

Знайдіть опір електричної праски в робочому режимі, якщо відомості про його потужність відсутні, за допомогою електролічильника та транзисторного радіоприймача.

Цікаво, що…

. до відкриття закону, який приніс світову популярність, Джоуль займався визначенням ефективності електричних машин."Я не сумніваюся, - стверджував він, - що електромагнетизм врешті-решт замінить собою пару для приведення в рух машин". Однак дуже скоро він дійшов песимістичного висновку про перевагу парових машин над електричними.

. Ленцу, точність і докладність дослідів якого забезпечили визнання нового закону, довелося самому вводити одиницю виміру опору (закон Ома на той час ще ввійшов у загальне вживання), і навіть одиниці струму і електрорушійної сили.

. енергія, «витрачена» всіма блискавками за рік, за оцінкою, зробленою на основі закону Джоуля — Ленца, більш ніж утричі перевищує світовий річний виробіток електроенергії.

. хоча струми в мікросхемах дуже слабкі, при великій щільності деталей дуже відчутним стає тепловиділення, що різко знижує якість електронних пристроїв: починаються процеси дифузії, розмиваються межі між деталями, зростає шум фону. Ці причини заважають мініатюризації електронних виробів.

Що читати в «Кванті» про закон Джоуля Ленца

1. "Вічна електрична лампочка?" - 1989, № 8, с. 2;
2. «Потужність у ланцюгу постійного струму» - 1989 № 8, с. 67;
3. «Електричні машини постійного струму» - 1990 № 1, с. 63;
4. «Калейдоскоп «Кванта» - 1990 № 12, с. 40.

Відповіді

1. У мідній.
2. Більш потужна лампа має менший опір, а сила струму, що протікає через лампи, однакова. Отже, менш потужна лампа буде гіркою яскравіше.
3. У резисторі опором R₂.
4. У момент замикання струм у ланцюгу буде найбільшим через те, що опір холодного металу менше, ніж розпеченого.
5. Тепловіддача збільшиться відповідно до закону Джоуля Ленца.
6. рис.

Мікродосвід

Необхідно налаштувати приймач на програму «Маяк» і за допомогою лічильника знайти кількість електроенергії, витраченої праскою за проміжок між двома позивними «Маяками», тобто за півгодини. Потім можна розрахувати потужність праски і, знаючи напругу в мережі, визначити опір праски.